АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ НАВЧАННЯ ТА ВИХОВАННЯ

ЛЮДЕЙ З ОСОБЛИВИМИ ПОТРЕБАМИ

Збірник наукових праць

Програмування навчальної діяльності студентів з особливими потребами при вивченні розділу «Механіка»





 

УДК 539.18.182

 

В.Д. ШВЕЦЬ,

Кандидат хімічних наук, доцент

ПРОГРАМУВАННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ СТУДЕНТІВ З ОСОБЛИВИМИ ПОТРЕБАМИ ПРИ ВИВЧЕННІ РОЗДІЛУ «МЕХАНІКА»

В статье рассматриваются вопросы эффективной организации учебной деятельности студентов с проблемами языково-слухового аппарата на практических занятиях из механики. Логической основой программирования учебной деятельности студентов является представление знаний раздела "Механика" на основе теоретико-множественного подхода в виде пленарных и пространственных ориентированных граф и создания на их основе структурированных алгоритмов для решения задач. Указанные способы практического применения структурированных алгоритмов предназначены для обучения студентов с особенными потребностями.

The article covers questions of effective organization  of educational activity of students with hearing and speaking impairments during practical mechanics  studies. Logical basis of programming students educational activity is presentation  of Mechanics materials on the basis of the theoretical pluralistic  approach in the form  of plenary and spatially oriented columns and creation of structured algorithms for sums solving on their basis. Indicated methods of practical appliance of structured algorithms  are  intended for educating students with special needs.   

Ефективна організація навчальної діяльності студентів із проблемами мовно-слухового апарату є актуальною методичною проблемою з цілої низки причин. Як зазначають автори [1], студенти з вадами слуху мають слабко структуроване модельне мислення, що виявляється в заниженому інформаційному потенціалі й уповільненості процесу засвоєння знань. Додаткові ускладнення виникають через втрати інформації в ланцюжку "викладач — сурдоперекладач — студент". Особливої гостроти ці проблеми набувають при проведенні практичних занять із предметів, які оперують великою кількістю абстрактних понять, зокрема фізики. Разом з тим студенти з вадами мовно-слухового апарату добре сприймають блок-схеми алгоритмів, таблиці, графіки, змістовні рисунки [1]. Враховуючи зазначені психофізичні особливості сприйняття навчального матеріалу студентами з проблемами мовно-слухового апарату, для поведения практичних занять з фізики у Відкритому міжнародному університеті розвитку людини «Україна» використовують навчально-методичні посібники у формі зошитів з друкованою основою [2; 3]. Застосування навчально-методичних посібників з друкованою основою базується на візуальній формі подачі навчального матеріалу за формою та на логічній детермінованості навчальної діяльності за змістом.

Мета статті — теоретичне обґрунтування логічної основи навчальної діяльності студентів з вадами мовно-слухового апарату при проведенні практичних занять із розділу «Механіка».

Теоретичною основою для організації логічної діяльності студентів із вадами мовно-слухового апарату при вивченні розділу «Механіка» є представлення знань у вигляді графа з використанням елементів теорії множин [4]. Сучасні засоби теорії алгоритмів [5—7] дозволяють виконати подальше перетворення відображень між множинами механічних величин на структуровані алгоритми, які є продовженням започаткованих у [8—9] методів застосування графів при розв'язуванні задач із фізики.

Процес побудови графів і алгоритмів для розв'язування задач із механіки розглянемо на прикладі двох простих задач для прямолінійного й обертального рухів.

Задача 1 (пряма). За відомим законом лінійного переміщення знайти силу, що діє на тіло заданої маси.

Задача 2 (пряма) За відомим законом кутового переміщення знайти момент сили, що діє на тіло заданої маси, яке обертається по колу відомого радіуса.

Як відомо, розв'язування запропонованих задач виконується за допомогою диференціальних співвідношень (1-2):

 

Тоді розв'язок кожної з наведених задач є відповідною гілкою планарного неорієнтованого графа, що являє собою збалансоване дерево 

До кожної з наведених задач можна сформулювати обернені: 

Задача, обернена до задачі 1. Визначити шлях, пройдений тілом заданої маси за час /, якщо воно почало рівноприскорений рух із стану спокою з початку координат під дією відомої сили F

Задача, обернена до задачі 2. Визначити кількість обертів, яке виконало тіло заданої маси по колу відомого радіуса під дією відомого моменту сил  за час M.

Для розв'язування обернених задач використаємо інтегральні співвідношення між кінематичними величинами (3, 4):

Об ' єднати розв'язування прямих і обернених задач можливо за допомогою планарного орієнтованого графа, зображеного на рис. 2:

Рис. 2. Планарний орієнтований граф 2

 

Із рис. 2 видно, що дугами планарного орієнтованого графа 2 є відповідні оператори: диференціальний оператор       та     інтегральний       оператор  -відповідна фізична  величина.

У такому разі у відображеннях  

 до прямого відображення  існує обернене . Розв'язок кожної з наведених задач є відповідною гілкою планарного орієнтованого графа 2, який є збалансованим деревом: гілка, позначена товстою суцільною лінією, являє собою розв'язок задачі 1 (прямої); а гілка, позначена товстою пунктирною лінією, розв'язок задачі 2 (прямої); гілка, позначена тонкою суцільною лінією, є розв'язком задачі, оберненої до задачі 1; а гілка, позначена тонкою пунктирною лінією, розв'язком задачі, оберненої до задачі 2.

Рис. 3. Представлення розв'язків прямих і обернених задач 1, 2 за. допомогою орієнтованого планарного графа 2

Планарний орієнтований граф 2 дає змогу побудувати структуровані алгоритми для розв'язування прямих задач 1-2 та задач, обернених до них. Блок-схему алгоритму для розв'язування обернених задач 1-2, зображено на на рис. 4.

Розширимо прямі задач 1-2, поставивши додаткові питання: знайти зміну імпульсу (для колового руху-зміну моменту імпульсу) і зміну кінетичної енергії. Тоді орієнтований планарний граф 2 розширюється до планарного орієнтованого графа 3, зображеного на рис. 5.

Блок-схема відповідного алгоритму зображена на рис. 6.


Блок-схема на рис. 6 має такі умовні позначення:
Р\,Р2,РЪ — предикати, які передають управління одній із гілок
алгоритму, причому зміст предикатів Р2,РЗ зрозумілий з рисунка, а
предикат р\ передає управління за правилом 

Виконаємо друге розширення поставлених задач, додавши до умови вимогу знайти зміну потенціальної енергії. В такому разі до графа З додаються дуги, які відповідають таким інтегральним і диференціальним операторам: 

Товстою лінією на рис. 7 позначені дуги, що відповідають диферен-ціальним операторам, тонкою — дуги, що відповідають інтегральним операторам. Блок-схема алгоритму, що відповідає графу 4, зображена на рис.8. Предикати РО, Р1, Р2, РЗ, Р4, Р5 передають управління відповідним гілкам алгоритму, зображеному на рис. 8. Предикат PQ управляє розрахунком або зміни потенціальної енергії, або зміни інших механічних величин. Предикати Р1,Р2,РЗ мають таке саме призначенння, що й у випадку алгоритму, відповідному графу 3. Предикат Р4 передає управління на розрахунок зміни потеціальної енергії в прямолінійному русі або роботи моменту сил у коловому русі. Оператори S9,S10 розраховують зміну потенціальної енергії для прямолінійного та колового руху відповідно.

Висновки. Таким чином, знання розділу "Механіка" загального курсу фізики вищої школи допускають представлення їх у вигляді просторового орієнтованого графа як логічної основи навчальної діяльності студентів із вадами мовно-слухового апарату. Засобами реалізації вищеописаних алго-ритмів можуть бути комп'ютерні програми або друкована основа. Друкована основа є ефективним засобом проведення занять в інтегрованих групах.

Результати практичного застосування. Ефективність застосування зошитів з друкованою основою для проведення практичних і лабораторних занять, створених на основі запропонованих графів, перевірена на заняттях у студентських групах, які не мають студентів з особливими потребами [10; 11]. Для організації логічної діяльності студентів з проблемами мовно-слухового апарату використовувались зошити з друкованою основою в інтегрованій групі першого курсу спеціальності "Електронна побутова апаратура" впродовж 2002/03 навчального року. Візуальна подача навчального матеріалу разом із чіткими вказівками з розв'язання задач дозволили:

— прискорити процес засвоєння знань студентами з особливими потребами і вирівняти швидкість сприйняття навчального матеріалу в інтегрованій групі;

— зменшити втрати навчальної інформації при передачі знань від викладача до студента через сурдоперекладача через те, що роль сурдоперекладача суттєво зменшується;

— реалізувати перехід від традиційного ретроспективного методу навчання до евристичного навчання [12] і тим самим значно активізувати процес мислення студентів, особливо із вадами мовно-слухового апарату;

— втілити предметну диференціацію навчання як складову особистісно орієнтованого навчання

Перспективи дослідження. Перспективи даної роботи для подальшого застосування при навчанні студентів з особливими потребами зумовлені її належністю до сучасного напряму представлення знань, який виник в інформаційних науках у результаті наукових розробок у галузі створення штучного інтелекту [13; 14]. Розробка нових концептуальних підходів до приймання й переробки інформації інтелектом: (як людським інтелектом, так і штучним), розкриває нові можливості для взаємодії обох видів інтелекту

  • діалоговому режимі. Запропоновані алгоритми розв'язування задач з механіки є основою для створення програми для проведенню практичних занять з використанням комп'ютера в діалоговому режимі. Така програма

 

  • високим рівнем автономності у діалозі зі студентом може бути застосована для розширення кола студентів з особливими потребами, які вивчають фізику, а саме для залучення до навчання студентів із проблемами опорно-рухового апарату через застосування програми у дистанційному навчанні.

ЛІТЕРАТУРА

  1.  Гриф М.Г., Киселева Е.В., Птушкин Г.С. Модель социально-психологической адаптации и интеграции лиц с нарушениями зрения и слуха в системе высшей школы. 36 . наук. доп. і ст. "Комп'ютерні технології та вища освіта людей з особливими потребами".— К.: Вища шк, 2002.— С. 68—75.

  2. Половина Г.П., Швець В.Д. Механіка: Навч-метод. посібник для студентів з особливими потребами.— К.: Україна, 2003.

  3. Швець В.Д. Елементи статистичної фізики. Навчально-методичний посібник.— К.: Україна, 2003

  4. Фрид  Э.   Элементарное  введение  в  абстрактную  алгебру.—   М.:      Мир,       1979.

  5. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов.— М.: Мир,1978.

  6. Ахо А.В., Хопкрофт Д.Е., Ульман Д.Д. Структуры данных и алгоритмы.— СПб.: Изд.дом «Вильяме», 2001

  7. Новиков Ф.А.  Дискретная  математика  для  программиста.—  СПб.:  Питер,  2001

  8. Савченко B.C., Мушегян Х.С., Саргісон  Р.В.  Розв'язування  задач  із  застосуванням  елементів теорії графів під час вивчення  явища електролізу / / Збірник "Розв'язування  задач з фізики " / Під ред. Є.В.  Коршака.—  К.:  Рад.школа,  1989.—  С.95—98.

  9. Савченко B.C., Мушегян Х.С. Застосування  елементів  теорії  графів  при  викладанні фізики / / Збірник "Викладання фізики в школі " / Під ред. Є.В. Коршака . — К.:  Рад.школа, 1981.    

  10. Швець В.Д., Половина  Г.П.  Інтенсифікація  навчального процесу  з  використанням друкованої основи.  Наукові  записки  Кіровоградського державного  педагогічного університету.  Серія:  педагогічні  науки . —  2002.—  Вип.42.—  С.  81—84.

  11.  Стремецька  Л.А.,  Швець  В.Д.  Зошит  з  друкованою  основою  для  лабораторного практикуму  з  фізики.  Матер.  Всеукр.  наук.-практ.  конференції "Проблеми  мето­ дики  викладання  фізики  на  сучасному  етапі".—  Кіровоград,  2000.—  С  215—217 12.  Сологуб А И.  Креативное образование: талант и здоровье.—  Кривой Рог:  Иви, 2000.

  12. Попов Э.В., Фоминих И.Б., Кисель Е.Б. Статические и динамические экспертные системы.— М.: Финансы и статистика, 1996.

  13. Вагин В.Н. Дедукция и обобщение в системах исскуственного интеллекта.— М.: Наука, 1986.



Номер сторінки у виданні: 258

Повернутися до списку новин